1、高聚物流变学材料学院 方显力0 绪论流变学 (Rheology)是研究材料变形与流动的科学 .聚合物流变学系研究聚合物及其熔体的变形和流动特性。0.1 聚合物流变学的研究内容聚合物流变学研究的内容如下:( 1)聚合物流变行为与数学模式本课程讨论 (a)线性弹性 (b)线性粘性 ( c) 非线性弹性 ( d) 非线性粘性 ( e) 线性粘弹性五个数学模式( 2)聚合物的流变行为与环境参数的关系( 3)材料参数如分子量、分子结构、添加剂的浓度等对聚合物流变性能的影响。( 4)聚合物流变性能的表征和测定方法。( 5)聚合物流变学的实际应用。0.2聚合物流变行为的特性经典的有关变形的理论不适用于聚合物
2、材料!1、经典的力学模式( 1)固体的经典模式刚体 (Rigid solid)、 线性弹性体( Linear elastic solid)即胡克弹性体刚体不改变形状,弹性体的形状取决于所施加的力( 2)液体的经典模式完全流体 (Perfect fluid )和线性粘性流体( Linear viscous fluid) 即牛顿流体。完全流体可被认为是粘性流体的特例,即速度梯度很小时的粘性流体2、晶体和液体的热力学含义晶体和液体除其力学意义外,还用来表示材料的热力学性质和分子结构。下图是低分子物质比容随温度变化的曲线低于 Tm时,该材料在力学上是线弹性体,高于 Tm时,该材料表现为线性粘性流体,熔
3、点时材料从晶相变为液相。3、聚合物的特性( 1)在液氮中冷却的硫化天然胶( a) 硫化橡胶分解之前是固体,但不结晶( b) 高弹态的材料应采用非线性弹性的模式( c) 接近 Tg时的实验发现硫化橡胶有变形的时间依赖性( Time-dependent behavior), 需用粘弹性模式来描述这种性质。( 2)未硫化的天然胶( a) 高温时会流动,施加力大时,不是牛顿流体,需用非线性的粘性流体模式描述( b) 温度稍高于 Tg时,1、力小,移除,则表现为弹性体2、力不移除,形变随时间增加,且不能恢复,表现为粘性,故称之为 粘弹性液体(Viscoelastic liquid)。1 流变学的基本概念本章 主要介绍流变学中各种物理量的概念,即描述材料发生各种变形或流动时的应力、应变和应变速率